航空传感器与测试课件：10 11第七章 空速管、迎角及总温测量.ppt

1、第第七七章章 空速管、迎角及总温测量空速管、迎角及总温测量中国民航大学电子信息与自动化学院中国民航大学电子信息与自动化学院钟伦珑钟伦珑2第第七七章章 空速管、迎角及总温测量空速管、迎角及总温测量7.1 7.1 迎角的测量迎角的测量7.2 7.2 总压管及其特性总压管及其特性 7.3 7.3 静压管及其特性静压管及其特性 7.4 7.4 总温测量总温测量3第第七七章章 空速管、迎角及总温测量空速管、迎角及总温测量4第第七七章章 空速管、迎角及总温测量空速管、迎角及总温测量5第第七七章章 空速管、迎角及总温测量空速管、迎角及总温测量6第第七七章章 空速管、迎角及总温测量空速管、迎角及总温测量7第第

2、七七章章 空速管、迎角及总温测量空速管、迎角及总温测量8第第七七章章 空速管、迎角及总温测量空速管、迎角及总温测量9第第七七章章 空速管、迎角及总温测量空速管、迎角及总温测量10第第七七章章 空速管、迎角及总温测量空速管、迎角及总温测量11第第七七章章 空速管、迎角及总温测量空速管、迎角及总温测量12137.1 迎角的测量迎角的测量 迎角 是飞机机翼弦线(或飞机纵轴，因二者间只差一个固定的安装角)与迎面气流间的夹角。147.1 迎角的测量迎角的测量 迎角 迎角是影响飞机升力和阻力的重要参数，飞机的升力系数和阻力系数都取决于迎角的大小，当迎角达到临界迎角时，飞机将发生失速。157.1.1真实迎角

3、与局部迎角真实迎角与局部迎角 真实迎角 未受扰动的气流方向与飞机翼弦间的夹角 局部迎角 因为飞机和迎角传感器对气流存在干扰，使飞机上不同位置处的流场与理想流场间存在差别，用迎角传感器测量只能测出传感器所在处的气流方向与飞机翼弦间的夹角，称为“局部迎角”。 迎角位置误差 真实迎角 与局部迎角 间的差值12()()TLf MafMaTL167.1.2迎角传感器迎角传感器v根据工作原理的不同分为三种类型的迎角传感器 旋转风标式迎角传感器 差压管式迎角传感器 零差压式迎角传感器177.1.2迎角传感器迎角传感器 旋转风标式迎角传感器对称剖面的翼形叶片翼形叶片角度变角度变换器换器阻尼器阻尼器加温装置加温

4、装置187.1.2迎角传感器迎角传感器 迎角侧滑角传感器197.1.2迎角传感器迎角传感器 特点 构造简单 体积小 没有原理误差 精度0.1 0.2 受安装位置的影响较大，找气流平稳部位困难 易受气流微小扰动的影响，造成风标的不稳定摆动207.1.2迎角传感器迎角传感器 差压管式迎角传感器217.1.2迎角传感器迎角传感器 零差压式迎角传感器227.1.2迎角传感器迎角传感器 特点 安装位置是主要误差 零差压式迎角传感器实际上是一个反馈测量系统，因而误差较小 加工质量对精度影响很大237.2总压管及其特性总压管及其特性v 静压 由于空气分子热运动产生的压力。v 动压 空气流动产生的压力v 总压

5、 物体在流体中运动时，在正对流体运动的方向的表面，流体完全受阻，此处的流体速度为0，其动能转变为压力能，压力增大，其压力称为全受阻压力（简称全压或总压） 由伯努利方程，总压为静压和动压的代数和 动压无法直接测量，需用总压减去静压247.2总压管及其特性总压管及其特性 真实总压 自由流的总压（总压静压动压） 指示总压 总压管引入的总压（测压管结构、迎角、激波） 总压误差 指示总压和真实总压的差值 相对误差ttitpppttitttppppptptip257.2总压管及其特性总压管及其特性267.2.1飞行飞行Ma数的影响速度特性数的影响速度特性 亚声速飞行时 Ma1 总压管感受的总压可认为是自由

6、流的总压 ，Ma数的影响较小 :测压管安装处未受扰动的大气静压(Pa)tp2 3.5(1 0.2)tsppMasp277.2.1飞行飞行Ma数的影响速度特性数的影响速度特性 超声速飞行时 Ma1 总压管前端将产生脱体正激波，总压管感受的压力是激波后的气流压力 ，它低于波前自由流压力tp，tp2,222222 3.55.761.2()5.760.85.761.2()5.760.81(1 0.2)tsttMapMa pMaMaMapMapMa287.2.1飞行飞行Ma数的影响速度特性数的影响速度特性ttpp297.2.2迎角的影响角度特性迎角的影响角度特性 总压管轴线相对于迎面气流方向是经常变化的

7、，因此，为了正确地测量总压，希望总压管引入的总压对气流方向不敏感。 角度特性 与迎角a的关系称为角度特性ttpp307.2.2迎角的影响角度特性迎角的影响角度特性 管壁越薄，对迎角越不敏感，总压误差越小 迎角不大时，Ma数的影响并不显著；当迎角增大时，随着Ma数的增大，总压误差也增大。317.3静压管及其特性静压管及其特性 真实静压 自由流的静压 指示静压 静压管引入的静压 静压误差 指示静压和真实静压的差值 相对误差sipspssispppssisssppppp327.3.1飞行飞行Ma数的影响数的影响 亚声速飞行时 Ma1 超声速飞行时 Ma1 静压相对误差是Ma数及其相对误差的函数221

8、.410.2sspMaMapMaMa 24.0(2)5.60.8sspMapMaMa 337.3.2静压管的结构和攻静压管的结构和攻(迎迎)角的影响角的影响 引人静压的准确与否在很大程度上取决于圆管上的静压孔距前、后端的距离和迎角的大小 当静压孔距前端较近时，阻滞压力将使引人静压偏大，稍往后移，将由于气流的加速使引入静压偏小；距后端支杆较近时，支杆产生的阻滞压力又将使引人的静压偏大347.3.2静压管的结构和攻静压管的结构和攻(迎迎)角的影响角的影响 在超声速气流中引人静压时应采用小锥角的锥形头部和细长管身的静压管，以削弱激波的强度，使气流流过头部时只在锥体外产生弱激波357.3.2静压管的结

9、构和迎角的影响静压管的结构和迎角的影响 当有迎角时，静压管将产生随迎角的增大而加大的静压误差367.3.3安装位置的影响安装位置的影响 正确地选择静压管在飞机上的安装位置.使静压管所感受的压力就是飞机所在处未被于扰的静压，并且不受飞行姿态、飞行速度的影响 典型的亚声速飞机沿其纵轴表面上的静压分布图37387.4总温测量总温测量当在两股流速不同、静态温度相同的气流中，插入同一个感温元件测量温度时，结果发现在流速高的流体中所测得温度比流速低的高；流速相差越大，两者相差也越大。所以，测量高速气流的温度时，必须考虑速度的影响。397.4总温测量总温测量 阻滞温度和动力温度的关系 气流速度对温度测量结果

10、的影响，实际上是由于感温元件对气流产生的阻滞作用引起能量间的转换 总温 、静温 和动力温度 之间的关系为Ma :气流的马赫数;V :气流的流速;k :气体比热比，也称“绝热指数”;R :气体常数。 气流流速提高时，动力温度将迅速增加，测得的总温也就越高tTsTT221(1)212tstsskTTMakVTTTTkR407.4总温测量总温测量 恢复系数 因为气流受热接点阻滞而产生的热量一部分被气流带走，一部分通过辐射、传导等形式而散失掉，所以用热电偶测得的流体温度 总小于理论值 。 引入恢复系数，即实际动温与理论动温度之比则 与感温元件的结构、尺寸及在气流中的安装情况有关，还受气流参数(速度、方向、粘性、导热性等)的影响。tTtTtstsTTTT21(1)2tskTTMa417.4.2总温传感器总温传感器 二次阻滞式喷气温度传感器427.4.2总温传感器总温传感器 大气总温传感器